三相异步电动机的选择和保护
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5 2石油规划设计 第1 5 卷第1 期 鬻 经验介绍 瓣 三相异步电动机特别是三相鼠笼式异步电动机 被广泛应用在石油化工企业中。在工程设计中,结 合工艺要求和安装使用条件,充分考虑电气设备选 择的合理性、安全性和经济性,正确地选择其功率、种类、结构型式和相应的保护电器、控制电器是极 为重要的。本文结合 C P E C C科威特集油站项 目,从 设计规范、安装、试验、维护等方面分析三相异步 防爆电动机性能选择和技术要求,并着重介绍相关 的电动机保护方式。要正确选择和使用电动机,特别是防爆电动机,首先必须正确理解铭牌数据的意义。科威特石油公 司执行规范 K O C S T A N D A R D 0 3 8 0 2 0中对电动机铭 牌内容的要求与国际电工委员会标准 I E C 3 4及英国 标准 B S 4 9 9 9、B S 5 0 0 0相似,其中包括相关设计规 范、结构型式、重要技术参数、绝缘等级、防爆等 级和接线方式等。与国内电动机铭牌内容相比更为 详细。现就电动机选择及保护方面有别于国内的技 术要求进行浅析。1 电动机的选择(1)K O C规范要求不论电动机安装在何类爆炸 危险区域,若其所驱动的泵是直接用于处理易燃易 爆介质,则电动机应选择 E x“d”隔爆 型。故有相 当部分安装在防爆危险场所 2区、按国内标准可选 用 E x“e”增安型的电动机都只能按 E x“d”型选择,增加了投资。(2)除 1 1 0 0 k W 电动机回路采用高压真空断路 器保护,其余 电动机短路保 护元件均采用 G E C A L S T H O M公 司生产的“R E D S P O T”H R C高低压熔 断器。熔断器的选择应躲过电动机起动 电流,结合 厂商提供 的熔断器过流倍数一 时间特性 曲线选择熔 断器。电动机起动特性见表 1。表 1 电动机起动特性 注:F L C 指电动机满负荷 电流 根据 国际标准 I E C 2 6 9熔断器可分为 g M、g G、a M三类(g:熔断器全范 围断开 电流;a:部分范围 断开电流;G:普通用途;M:仅用 于电动机馈线 回 路)。“g M”型熔断器有两个基准电流值,如 3 2 M6 3,较小值是其持续额定电流 I n,较大值是时间一 电流 特性值 I c h,I c h的选择决定熔断器是否能躲过电动 机起动 电流。“g G”型熔断器 只有一个基准 电流值,即持续额定 电流 I n。图 1为 2 6 3 A“R E D S P O T”熔断器 时间一 电流 特性 曲线,从 中可得当“g M”型熔断器的 I c h值与“g G”型熔断器的 I n值相同时,其特性曲线是一致 的。现以 1 5 k W 电动机回路熔断器选择为例:1 5 k W 电动机 F L C约为 2 8 A,从表 1 可得起动电流为 7 X 2 8=l 9 6 A,起动时间为 1 0 s。从图 l可查得熔断器 应选择“g G,6 3”或“g M,3 2 M6 3”。实际运用中 电动机回路熔断器均选择“g G”型“g M”型的选 择意义在于减小设备体积。对 大功率 电动机回路“g M”型优点更为突出,与“g G”型相比,能有效 减少设备体积,提高经济性。熔断器熔断所需能量 I 2 R t 是一定 的,利用其 限流特性可大大降低熔断器所保护的电动机、电缆 及其它保护、控制元件对动热稳定性的要求。木 关越,男,1 9 7 1 年生,工程师。1 9 9 2 年毕业于四川工业学院电气工程系,现在四川石油勘察设计研究院主要从事油气田建设工程电气设计工作。通信地址:四川省成都市小关庙后街 2 8 号,6 1 0 0 1 7 维普资讯 http:/ 瓣 经验介绍 瓣 石油规划设计2 0 0 4年1 月 5 3 图 l 2-6 3 A R E D S P O T 熔断器时间一电流特性曲线 2电动机的保护措施(1)容量 7 5 k W 的电动机,以及安装在工作 环境易产生冷凝水的小容量电动机,均带有 电加热 器。由主回路接触器常闭接点控制,在电动机停运 期间处于工作状态,对 电动机绕组加热以防受潮,避免绝缘击穿现象发生。因此当工作环境相对湿度 较大时,针对部分不经常运行的电动机和备用 电动 机,这种带电加热器的防潮保护有一定借鉴意义:(2)国内施工一般要求 4 0 k W 以上电动机应抽 芯检查绕组绝缘、空气间隙、轴承润滑及腐蚀等情 况。科威特集油站项 目所使用的电动机多数由德 国 及法 国公司生产,按照厂商提供 的设备操作维护文 件,所有电动机都无须进行抽芯检查,但对电动机 维护工作有严格的要求。电动机要求存放在干燥少 尘的环境下;存放时轴承箱与接线 盒内应装有吸湿 硅胶;接线盒开孔应用堵头密封;密封圈与轴及轴 承箱之间的间隙用胶带密封;转动部分需加黄油;定期测试 电动机绕组绝缘电阻,对于高压电动机还 需通过极化指数试验,检查线 圈干燥程度 如果绝 缘测试结果不符合要求,应采用临时电源对 电动机 绕组注入 7 5 额定电流加热除湿,要求 电动机温度 保持在 8 0 左右数小时。在存放期间上述维护工作 要求每半年进行一次。3电动机的过载保护(1)3 0 k W以 下 电 动 机 回 路 采 用 法 国 T e l e m e c a n iq u e 或美 国F u r n a s 系列热继 电器用于过载 保护。为保证热继 电器的过载保护作用,在施工现 场对所有热继 电器进行了试验和整定。国内常用办 法是注入 1 2倍满负荷 电流,微调整定值旋钮,保 证 热继 电器在 2 0 mi n 内动作。T e l e m e c a n iq u e和 F u r n a s热继 电器 由厂商提供冷态时 间一 过流倍数特 性曲线,保证热继 电器动作的准确性。对于工作方 式为 S 1(即连续工作方式)的电动机 回路整定值就 是电动机满负荷电流 F L C,只需加 3倍 F L C进行效 验。该类热继 电器有断相保护功能,当电动机发生 缺相运行时热继 电器 时间一 过流倍 数特性 曲线会下 移,同样的过流倍数动作时间会缩短。当电动机缺 相运行,不平衡电流产生的负序旋转磁场与转子旋 转方向相反,会在转子绕组上感应 出 1 0 0 H z 的倍频 电流,该电流使转子某些部位 电流密度增大,可能 出现局部灼伤。缺相运行时热继 电器缺相保护元件 动作,使时间一 过流倍数特性曲线下移,以起到保护 作用。因此正确 的试验方法是注入三相对称 电流,若采用单相电流发生器试验时应将三相热元件串联:(2)3 0 k W 以上 低压 电动 机 回路 采用 英 国 S wi t c h g e a r&I n s t r u me n t a t i o n L i mi t e d 公 司 生 产 MO T O R MA N A G E R I I 电动机保护控制器,1 2 0 k W 以 上高压 电动机 回路采用 P&B E n g i n e e r i n g公司的 M P C 2 0 0 0电动机保护控制器。这些保护控制器均利 用 了“热量百分 比”概念,热量百分 比指 电动机运 行时产生的热量与电动机设计热容量的百分比:该 热容量是指在不影响绝缘寿命的前提下电动机所能 耐受的最大热量。电动机过载、三相不平衡、堵转、起动时间过长等因素均会引起电动机过热,即热量 百分 比超过 1 0 0,此时电动机保护控制器应动作切 除电源。保护控制器上有热量百分 比显示,当电动 机处于正常运行状态达到热平衡,热量百分比约为 2 5。电动机保护控制器可提供 多条时间一 过流倍数 特性曲线,应根据电动机热容量进行选择。电动机 热容量由电动机堵转最大允许时间决定,例如电动 机堵转电流为 7 X F L C,冷态最大允许堵转时间为 9 S,热保护特性 曲线 的选择应保证发生堵转 时保护 控制器动作时间小于冷态最大允许堵转时间:(3)MO T O R M A N A G E R I I 和 M P C 2 0 0 0电动机 保护控制器还可设定起动次数、起动时间、不平衡 电流、低 电流、接地、低电压、过电压等多项保护 参数 的定值:高压 电动机还利用 了保护控制器的绕 组热敏保护,热敏电阻作为感温元件直接埋于电动 机定子绕组 内,可将绕组温度转换 为模拟电信号送 入保护控制器 当最高环境温度为 5 0 时,3 3 k、相异步 电动机绕组温度报警及跳闸设定值为 1 4 5 c(1 5 5 :此温度下对应 的电阻阻值 为 1 5 5 8 2 5 Q 1 5 9 6 7 5 Q,在保护控制器上设定,并需通过可调 电 阻测试验证。收稿 曰期:2 0 0 3 0 3 1 2 编辑:郭洁敏 6 5 4 3 M M M M ,;&维普资讯 http:/
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